Курс лекцій з предмету "Електротехніка"

Постійна часу Ш характеризує швидкість зарядки конденсатора. Чим менше за R і C, тим швидше заряджає конденсатор.

Розрядка конденсатора.

Якщо перемкнути ключ "П" в положення 2, об конденсатор почне розряджатися через резистор R. Енергія електричного поля витрачатиметься на резистор (нагрівання і розсіювання енергії в навколишнє середовище). По закінченню часу встановиться режим, при якому UC = 0, а струму в ланцюзі не буде.

Приймаючи UC = 0 і виходячи з початкових умов одержуємо, що напруга на конденсаторі при розрядці описується формулою

Мал. 5.

а струм (з урахуванням i = 0

Отже на графіку видно, що напруга і струм убувають. Струм в ланцюзі негативний, тобто направлений протилежно струму при зарядці. Швидкість розрядки визначається Ш = RC. У початковий момент I = U/R

 

1. Напівпровідникові діоди: класифікація, вольтамперные характеристики.

2. Однофазний однонапівперіодний випрямляч: схема електричного кола, принцип дії, основні технічні показники.

3. Що згладжують фільтри.

 

1. Напівпровідникові діоди: класифікація, вольтамперні характеристики

Напівпровідниками називаються матеріали, що займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. Питомий опір напівпровідників складає 10-2 – 107 Ом м. Для напівпровідників характерна велика залежність провідності від температури, електричного поля, освітленості, стиснення. Найбільш поширеними напівпровідниками, використовуваними в електроніці, є германій і кремній, елементи четвертої групи періодичної системи елементів. Провідність напівпровідників складається з електронної і діркової провідності. Внісши в кристал нікчемну кількість домішок, можна істотно збільшити його провідність.

P-n перехід виникає при контактному з'єднанні двох напівпровідників, один з яких має p-провідність, а інший n-провідність. У напівпровідникових діодах використовуються явища, що відбуваються в p-n переході. У точковому діоді використовується пластинка германію або кремнію з домішкою миш'яку (n-напівпровідник) завтовшки 0,1-0,6 мм, з якою стикається загострена голка з индия, створююча в місці контакту p-n перехід. ВАХ діода нелінійна і несиметрична. Прямий струм у багато разів більше зворотного струму.

Рис. 1.

У площинному діоді в пластинку германію з домішкою миш'яку або сурми (n-напівпровідник) вплавила пігулка з индия. Подібні діоди можуть використовуватися на великі струми і напруги (струми до сотень А і напруги до декількох кВ.

При підключенні діода до достатньо великої зворотної напруги (U обр max) відбувається, так званий, електричний пробій, що характеризується лавиноподібним розмноженням неосновних носіїв зарядів і різким зростанням зворотного струму. Пробій оборотний, тобто при відключенні зовнішнього джерела живлення властивості p-n переходу відновлюються. Властивість незмінності напруги при пробої використовується в стабілітронах.

2. Однофазний однонапівперіодний випрямляч.

Випрямні пристрої призначені для перетворення електричної енергії змінного струму в електричну енергію постійного струму. Випрямлячі керовані і некеровані. Залежно від числа фаз джерела живлення існують однофазні і трифазні випрямлячі. За способами перетворення змінного струму розрізняють однонапівперіодні і двонапівперіодні випрямлячі. На мал. 2 приведена електрична схема і тимчасові діаграми напруги і струму в однофазному однонапівперіодному випрямлячі.

Рис. 2.

Унаслідок односторонньої провідності діода (вентиля) струм в навантаженні проходить в один напівперіод, а в інший напівперіод струму в ланцюзі немає. У позитивний напівперіод Uд = 0, Uн = U2. У негативний напівперіод Uд = U2, Uн =

0.

Таким чином, в навантаженні маємо пульсуючий струм, який можна представити у вигляді суми двох составлящих: постійної і змінної. Постійну складову струму або напруги можна визначити як середнє значення миттєвої величини за період. Основними параметрами, що характеризують роботу випрямляча є:

1 - середні значення струму і напруги на навантаженні;

2 - коефіцієнт пульсацій;

Для однонапівперіодного випрямляча P = 1,57.

Подібні випрямлячі служать для живлення ланцюгів малої потужності і високої напруги, наприклад електронно-променевих трубок.

Достоїнства даної схеми:

1. Простота конструкції.

2. Мале число діодів.

Недоліки:

1. Великий коефіцієнт пульсацій.

2. Наявність постійної складової струму в обмотці трансформатора.

3. Що згладжують фільтри.

Згладжуючі фільтри застосовуються для зменшення змінної складової випрямленого сигналу, тобто для зниження пульсацій. Якість фільтру характеризується коефіцієнтом згладжування. Як основні елементи для фільтрів застосовують реактивні елементи - конденсатор і котушку індуктивності.

Місткості фільтр.

У позитивний напівперіод із зростанням напруги U конденсатор заряджає майже до напруги U, а при зниженні U, а так само в негативний напівперіод конденсатор розряджається на R, підтримуючи в навантаженні струм i (рис.3).

Рис. 3.

Чим більша місткість конденсатора, тим повільніше він розряджається і тим менше пульсації вихідної напруги. Проте, із збільшенням місткості ростуть габарити конденсатора. Величину місткості C вибирають з таким розрахунком, щоб RН CФ > Т, де T - період змінної складової випрямленої напруги. Застосування фільтру, місткості, раціонально для малих навантажень, тобто при великих значеннях RН.

Індуктивний фільтр.

Котушка індуктивності (дросель) включається послідовно з навантаженням (рис.4).

Рис. 4.

Робота фільтру заснована на тому, що в дроселі унаслідок зміни струму виникає эДС самоіндукції, направлена убік, протилежну струму при його збільшенні, і убік, співпадаючу із струмом при його зменшенні. Таким чином, струм вирівнюється, тобто відбувається згладжування пульсацій. Індуктивність L вибирають виходячи з умови R L >